(57)【要約】【課題】  本発明は、微小ボールの集積部の山を崩す崩し部材を設け、ボールを吹き飛ばすことなく、微小ボールの集積した山を崩すことより微小ボールの山が高くならないようにした。【解決手段】  微小ボール配列装置に次の手段を採用する。  第１に、微小ボールの挿入部が所定のパターンに形成された配列治具と、該配列治具上面に沿って押し込み面を移動させるボール移動手段とを備え、配列治具上面に供給された複数の微小ボールをボール移動手段の押し込み面で移動させることによって配列治具の挿入部に微小ボールを落とし込む微小ボール配列装置とする。  第２に、ボール移動手段の押し込み面の移動時に、押し込み面に沿ってせり上がる微小ボールの集積部を崩す崩し部材を該押し込み面近傍に設けるとともに、せり上がる微小ボールの集積部を崩すための運動を崩し部材に付与する運動付与手段を設ける。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
微小ボールの挿入される挿入部が所定のパターンに形成された配列治具と、
該配列治具上面に沿って押し込み面を移動させるボール移動手段とを備え、
前記配列治具上面に供給された複数の微小ボールをボール移動手段の押し込み面で移動させることによって配列治具の挿入部に微小ボールを落とし込む微小ボール配列装置において、
前記ボール移動手段の押し込み面の移動時に、押し込み面に沿ってせり上がる微小ボールの集積部を崩す崩し部材を該押し込み面近傍に設けるとともに、せり上がる微小ボールの集積部を崩すための運動を前記崩し部材に付与する運動付与手段を設けたことを特徴とする微小ボール配列装置。
【請求項２】
複数の微小ボールを収容する筒状のボールカップを設け、該ボールカップの進行方向前後の内面が前記押し込み面となり、押し込み面の内側に崩し部材を設けた請求項１に記載の微小ボール配列装置。
【請求項３】
前記ボール移動手段は、ボールカップに移動力を付与するカップホルダとカップホルダを移動させる駆動手段とカップホルダの移動を案内するガイド手段とを備え、前記崩し部材をカップホルダに設けた請求項２に記載の微小ボール配列装置。
【請求項４】
前記運動付与手段は、振動体からなる請求項１から３のうちいずれかに記載の微小ボール配列装置。
【請求項５】
前記崩し部材は、下端位置を配列治具上面から微小ボールの直径よりも高い位置に設けたものである請求項１から４のうちいずれかに記載の微小ボール配列装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微小ボール配列装置の改良に関するもので、詳しくは、所定のパターンに微小ボールの挿入部が形成された配列治具の挿入部に、微小ボールの押し込み面を移動させて、挿入部に微小ボールを落とし込む装置において、微小ボールを挿入部に落としやすくした微小ボール配列装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
微小ボールの配列治具となる配列マスクの上面に沿って多数の微小ボールを収容したボールカップを移動させることによって、微小ボールを配列マスクの挿入孔に落とし込んで、被搭載物上に微小ボールを搭載する微小ボール配列装置は従来より存在していた。
【０００３】
この種の微小ボール配列装置においては、図５に示されるように、ボールカップ４内の微小ボール（半田ボール２）が、ボールカップ４の進行方向（図５中矢印の示す方向）後側の押し込み面４１近傍に集まってしまい、集積部の山４２が高くなってしまい、その下層の微小ボールは隣接する微小ボール同志で強く押圧し合って動きが拘束されてしまい微小ボール（半田ボール２）の配列マスク３の挿入孔８への落とし込みがスムーズに行われないことがあった。
【０００４】
そこで、特許文献１に示すように配列マスクを用いた微小ボールの落とし込み方式の微小ボール配列装置においては、ボールカップの壁面である押し込み面にある微小ボール（半田ボール２）をエアにより前方に吹き飛ばすようにして、半田ボールの噛み込みを防止するとともに半田ボール２の集積部の山４２が高くならないようにして、半田ボール２が挿入孔８に落ちやすいものとしていた。しかし、エアで吹き飛ばす方式では、いったん挿入孔に入った半田ボールが、エアの風圧により飛び出してしまうことがあった。
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−３１８９９４号公開特許公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで本発明は、上記問題点を解決するため、微小ボールの集積部を崩す崩し部材を設け、ボールを吹き飛ばすことなく、微小ボールの集積した山を崩すことより微小ボールの山が高くならないようにした。
【０００７】
更に、この集積部の山を崩すことにより進行方向前方の積層の低い部分が多くなり、前方での挿入部へのボール充填比率が高くなり、押し込み面が挿入部上を通過するときには、ほとんど全ての挿入部に微小ボールがすでに充填されており、噛み込みがなくなることを目指した微小ボール配列装置を提供しようとする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１の発明は、上記課題を解決するため、微小ボール配列装置に次の手段を採用する。
第１に、微小ボールの挿入される挿入部が所定のパターンに形成された配列治具と、
該配列治具上面に沿って押し込み面を移動させるボール移動手段とを備え、前記配列治具上面に供給された複数の微小ボールをボール移動手段の押し込み面で移動させることによって配列治具の挿入部に微小ボールを落とし込む微小ボール配列装置とする。
【０００９】
第２に、前記ボール移動手段の押し込み面の移動時に、押し込み面に沿ってせり上がる微小ボールの集積部を崩す崩し部材を該押し込み面近傍に設けるとともに、せり上がる微小ボールの集積部を崩すための運動を前記崩し部材に付与する運動付与手段を設けたことを特徴とする微小ボール配列装置とする。
【００１０】
第２の発明は、第１の発明に、複数の微小ボールを収容する筒状のボールカップを設け、該ボールカップの進行方向前後の内面が前記押し込み面となり、押し込み面の内側に崩し部材を設けた点を付加した微小ボール配列装置である。
【００１１】
第３の発明は、第２の発明に、前記ボール移動手段は、ボールカップに移動力を付与するカップホルダとカップホルダを移動させる駆動手段とカップホルダの移動を案内するガイド手段とを備え、前記崩し部材をカップホルダに設けた点を付加した微小ボール配列装置である。
【００１２】
第４の発明は、第１の発明乃至第３の発明のうちいずれかの発明に、前記運動付与手段は、振動体からなる点を付加した微小ボール配列装置であり、第５の発明は、第１の発明乃至第４の発明のうちいずれかの発明に、前記崩し部材は、下端位置を配列治具上面から微小ボールの直径よりも高い位置に設けたものである点を付加した微小ボール配列装置である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は、いずれも、押し込み面に沿ってせり上がる微小ボールの集積部を崩す崩し部材を該押し込み面近傍に設けるとともに、せり上がる微小ボールの集積部を崩すための運動を崩し部材に付与する運動付与手段を設けたものであるので、崩し部材の崩し運動により、微小ボールの集積した山を崩し、微小ボールの山が高くならないようにできた。
【００１４】
この結果、進行方向前方の積層の低い部分が多くなり、前方での挿入部へのボール充填比率が高くなり、押し込み面が挿入部上を通過するときには、ほとんど全ての挿入部に微小ボールがすでに充填されており、押し込み面と配列治具の間で微小ボールを噛み込むことがなくなった。
【００１５】
第２の発明の効果ではあるが、複数の微小ボールを収容する筒状のボールカップを設け、該ボールカップの進行方向前後の内面が前記押し込み面となり、押し込み面の内側に崩し部材を設けたので、ボールカップの前進及び後退いずれの動作時にも上記効果を発揮できるものとなった。
【００１６】
更に、第５の発明の効果ではあるが、崩し部材の下端位置を配列治具上面から微小ボールの直径よりも高い位置に設けたので、挿入部に入っている微小ボールに崩し部材からの運動力が伝達されにくく、挿入部に入っている微小ボールが運動力により挿入部内で動き、該微小ボールに付着しているフラックスが上方に回り込んで、他の微小ボールについてしまうことがなくなった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面に従って、実施例と共に本発明の実施の形態について説明する。
実施例は、半田ボール配列装置に関するものである。もちろん、本発明は、所定の配列パターンで形成された配列治具の各挿入部に、導電性の微小ボールを配列するその他の微小ボール配列装置においても利用可能である。
【００１８】
本発明における微小ボールには、半田ボール等の導電性ボールやシリコンボールなどがあり、被搭載物には、半導体ウエハ（以後、単にウエハと表記する）や、電子回路基板や、セラミックス基板などがあるが、実施例では図３に示されるように、微小ボールとして半田ボール２、被搭載物としてウエハ１を用いている。また、粘着材料としては、フラックスや半田ペーストや導電性の接着剤などが用いられるが、実施例ではフラックスが用いられており、半田ボールが載置されるウエハ上の電極には予めフラックスが塗布されている。
【００１９】
通常、半田ボール配列装置は、搬入用のウエハ受渡部、フラックス印刷部、ボール搭載部、搬出用のウエハ受渡部を有するものであるが、本発明にかかる微小ボール配列装置は、ボール搭載部に特徴を有するものである。このボール搭載部には、図１の平面説明図に示されるようにウエハ１上の電極のパターンに合わせて配列された挿入孔８が形成された配列治具としての配列マスク３、半田ボール２を配列マスク３の挿入孔８に落とし込むためのボールカップ４、及び図３に示されるウエハ１を吸着保持して上下動可能であるウエハ載置テーブル９とが配備されている。
【００２０】
図１に示されるように、ボールカップ４は、筒状であって、多数の半田ボール２が収容される２つのボール収容部３１が形成されている。ボール収容部３１が配列マスク３の貫通孔形成領域６上を通過する。ボール収容部３１は、上部にボール供給用の開口部が形成され、底面にボール落下用の開口部が形成されている。ボールカップ４の進行方向前後のボール収容部３１の内面が本発明における押し込み面４１となる。
【００２１】
ボール収容部３１の底面の開口部は、進行方向と直交する方向で、配列マスク３の貫通孔形成領域６の幅より広い幅で形成されており、ボール収容部３１と配列マスク３の上面とで多数の半田ボール２を収容可能としている。尚、ボールカップ４自体は、図１に示されるように配列マスク３の幅よりは狭い幅で形成されている。
【００２２】
ボールカップ４を前進及び後退移動させるボールカップ移動装置は、本発明のボール移動手段に相当するもので、ボールカップ４に前後方向への移動力を付与するカップホルダ３２と、カップホルダ３２を移動させるＹ軸移動装置２３と、カップホルダ３２の移動のためのガイドレール３３とからなる。
【００２３】
カップホルダ３２は、内側にボールカップ４が配置される空部を形成したものであって、ボールカップ４は、この空部にスライドローラ３４及びスプリング３５の付勢という微弱な力により軽く保持され、配列マスク３とは接触せず、配列マスク３よりわずか上方に浮上している。尚、スライドローラ３４は、カップホルダ３２に対して、ボールカップ４の左右のズレを規制するもので、正規位置にあればカップホルダ３２とは接触しないようになっている。
【００２４】
Ｙ軸移動装置２３は、ボールカップ４が保持されるカップホルダ３２を、駆動モータで回転するボールねじ等により、配列マスク３の上方で前後に移動させるものであり、Ｙ軸移動装置２３にカップホルダ３２が装着されている。カップホルダ３２は、ガイドレール３３に沿って移動自在に配置されており、Ｙ軸移動装置２３によりカップホルダ３２はガイドレール３３に沿って前進及び後退移動を行う。
【００２５】
配列マスク３は、マスク金属部であるメタルマスク３０の周囲を中空の枠５に伸縮性あるシートである紗２２を介して貼り付けるとともに、メタルマスク３０の角部に外方に引っ張ることが可能な突出部材である保持用ブロック部材を取り付けたものである。メタルマスク３０は、非常に薄いニッケルなどの金属でできており、中央の貫通孔形成領域６に、半田ボール２が挿入され、通過可能な大きさの挿入孔８が、ウエハ１上面の電極に合わせた所定の配列パターンで形成されている。
【００２６】
配列マスク３は、図２に示されるようにウエハ１の上面に形成される半田ボール２の搭載面の上方に適宜の間隔を介して支持されるよう配列マスク支持装置に支持されている。該配列マスク支持装置には、ウエハ載置テーブル９に載置されたウエハ１を囲むように配置される支持部材であるバックアッププレート１１が設けられている。バックアッププレート１１は、中央にウエハ１より若干大きめの開口部を形成したプレート状の石材で形成されており、ウエハ１を囲むように配置されている。
【００２７】
カップホルダ３２の上部にはボールカップ４を挟んで運動付与手段１７が設けられ、該運動付与手段１７に板状の２つの崩し部材７が連結されており、運動付与手段１７により２つの崩し部材７はボールカップ４の押し込み面４１に沿ってせり上がる半田ボール２の集積部の山４２を崩すための運動が付与されるようになっている。
【００２８】
崩し部材７は、図１及び図２に示されるように、下方部がボールカップ４のボール収容部３１に収まる長尺の板状体であって、上方部は、ボールカップ４上方で運動付与手段１７と連結される連結部１８が形成されている。崩し部材７の下方部は、図３に示されるようにボールカップ４の進行方向前側となるボール収容部３１の内側壁面近傍に該内側壁面とほぼ平行に設けられ、その下端の高さは、配列マスク３の上面から半田ボール２の１個分より高く設定している。すなわち、崩し部材７は、配列マスク３に接触している半田ボール２と直接接触することがないようになっている。
【００２９】
実施例の運動付与手段１７は、図３に示される崩し部材７に往復運動を付与するものと、図４に示すように振動を付与するものとある。往復運動を付与する場合は、図３に示すように、モータ１０が運動付与手段１７の駆動源となる。モータ１０のモータ軸１０ａには偏心ピン２０が固定され、偏心ピン２０が２つの崩し部材７を前後面に固定する連結部材１９の側面に設けられた凹溝に嵌入される。更に、連結部材１９は、カップホルダ３２のスライドガイド１２に前後方向に摺動自在に装着され、モータ１０の駆動により、偏心ピン２０を介して往復運動させられる。尚、偏芯ピン２０を連結部材１９に回転自在に取り付けることで崩し部材７に旋回運動を付与することもできる。
【００３０】
また、振動を付与する場合は、図４に示されるように超音波振動体２１のような振動源を配置し、超音波振動体２１と崩し部材７を固定する。超音波振動体２１の振動により崩し部材７を振動させるのである。このときの崩し部材７の振動の方向は、ボールカップ４の進行方向であることが好ましい。尚、図中２４は、超音波振動体２１の取付ブラケットであり、取付ブラケット２４はボールカップ４をまたぐようにしてカップホルダ３２に設けられる。
【００３１】
このような崩し部材７の運動により半田ボール２の集積部の山４２を崩すことができ、山を崩すことによって積層の低い部分を広くすることができる。もちろん、崩し部材７は板状のものに限定されるものではなく、櫛状のものであってもよく、運動付与手段１７も、往復運動や、回転や、超音波振動体２１による振動などに限定されるものではない。
【００３２】
ボール搭載時にはボールカップ４の２つのボール収容部３１には、それぞれ適量の半田ボール２が供給され、運動付与手段１７により崩し部材７に往復運動が付与された状態でＹ軸移動装置２３によりカップホルダ３２を移動させて、配列マスク３の挿入孔８に半田ボール２が落とし込まれる。この際、図３に示されるように進行方向前方となるボール収容部３１では、崩し部材７によって、半田ボール２の集積部の山を崩しているので、進行方向前方のボール収容部３１でほとんど全ての挿入孔８に半田ボール２が充填される。たとえ、抜けがあったとしても、進行方向後方のボール収容部３１の積層のない部分で半田ボール２が充填される。このため進行方向後方のボール収容部３１では、噛み込みの心配がないため、集積部の山４２を崩していない。
【００３３】
また、ボールカップ４は、スプリング３５を介してカップホルダ３２に押されて移動するようになっているため、運動付与手段１７や崩し部材７の運動や振動が、スプリング３５により吸収され 、ボールカップ４にほとんど伝達しないようになっている。
【００３４】
崩し部材７及び運動付与手段１７を直接ボールカップ４に設けると、ボールカップ４自体も運動して、ボールカップ４に接触する半田ボール２を介して、挿入孔８に入っている半田ボール２に運動を与えてしまう危険がある。このような状態になると、その力を受けた挿入孔８内の半田ボール２は、挿入孔８内で動いてしまい、挿入孔８内の半田ボール２のフラックス付着部が上方へ回り込んでしまい、他の半田ボール２にフラックスが付着してしまう危険があるが、崩し部材７の下端を半田ボール２の１個分より高くすることにより、このような問題を発生しないという実験結果を得た。
【００３５】
以上のように半田ボール２の集積部の山４２を崩すことにより、ボールカップ４内の半田ボール２は、スムーズに配列マスク３の挿入孔８に落とし入れることができるのである。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本実施例にかかる半田ボール搭載装置におけるボール搭載部の平面説明図
【図２】同ボール搭載部の正面説明図
【図３】往復運動による崩し部材の拡大説明図
【図４】振動による崩し部材の拡大説明図
【図５】微小ボール集積山の発生状態を示す説明図
【符号の説明】
【００３７】
１・・・ウエハ
２・・・半田ボール
３・・・配列マスク
４・・・ボールカップ
５・・・枠
６・・・貫通孔形成領域
７・・・崩し部材
８・・・貫通孔
９・・・ウエハ載置テーブル
１０・・・モータ
１１・・・バックアッププレート
１２・・・スライドガイド
１７・・・運動付与手段
１８・・・連結部
１９・・・連結部材
２０・・・偏心ピン
２１・・・超音波振動体
２２・・・紗
２３・・・Ｙ軸移動装置
２４・・・取付ブラケット
３０・・・メタルマスク
３１・・・ボール収容部
３２・・・カップホルダ
３３・・・ガイドレール
３４・・・スライドローラ
３５・・・スプリング
４１・・・押し込み面
４２・・・集積部の山
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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